CN111458952A - 基于超连续谱的高信噪比部分相干光源 - Google Patents

基于超连续谱的高信噪比部分相干光源 Download PDF

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宋广斌
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Abstract

基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源，属于光纤光源技术领域，针对现有技术的问题，第一泵浦源与偏振控制器连接，偏振控制器光与任意波形发生器分别与马赫增德尔调制器连接，马赫增德尔调制器与掺饵光纤放大器的连接，掺铒光纤放大器光与隔离器光连接，隔离器光与可调谐光衰减器光连接，可调谐光衰减器光与标准单模光纤光连接，标准单模光纤光与波分复用器端口A连接，第二泵浦源光与波分复用器端口B连接，波分复用器端口C与可调谐光滤波器的光连接，可调谐光滤波器的光与第二掺饵光纤放大器的光连接，第二掺饵光纤放大器的光与第二隔离器的光连接，第二隔离器的光输与高非线性光纤光连接，高非线性光纤光与光滤波器连接。

Description

基于超连续谱的高信噪比部分相干光源
技术领域
本发明属于光纤光源技术领域，具体涉及一种基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源。
背景技术
部分相干光可以消除相干光的一些有害效应，如成环、散斑、边缘效应和焦移等，其已经被广泛应用在光学成像、自由空间光通信、激光材料表面热处理、惯性约束核聚变、激光涂敷、激光扫描、激光全息、非线性光学等领域。由于光束的相干特性直接影响光束传输和照射的质量，高度相干的激光束在激光照明中往往会出现激光散斑现象，在长距离照明和探测中，采用部分相干激光束的效率会更高。因此在自由空间光通信中，同样的大气湍流条件下，大气湍流对部分相干光束的影响要远小于其对完全相干光束的影响。特别是在长距离传输中，相干性越低对光束的影响越小，光束形状保持越好。
传统的部分相干光产生方法比如采用激光束照射旋转的毛玻璃、使用液晶空间光调制器等存在很多缺点。旋转的毛玻璃和空间光调制器会造成光能量的损失，导致产生的部分相干光源的输出功率极低。同时，这两种产生部分相干光的方法存在结构复杂，集成度低，不适合加载调制信息等缺点，非常不适合应用在自由空间光通信系统中。而采用激光耦合进随机长度的多模光纤束来产生部分相干光的方法虽然结构简单，易于集成，但是若应用于自由空间光通信系统中，由于其光纤长度不同，将会造成信号光的时域抖动。因此，研究获得一种功率高、易集成、时域信号稳定、适用于自由空间光通信系统的高信噪比部分相干光源是十分有必要的。
发明内容
本发明针对现有的部分相干光源产生方式结构复杂，集成度低，功率损耗大，不适合应用于自由空间光通信系统等问题，提出了一种基于超连续谱产生的结构简单、信噪比高的部分相干光源。
本发明采取以下技术方案：
基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征是，其包括第一泵浦源、偏振控制器、任意波形发生器、马赫增德尔调制器、第一掺饵光纤放大器、第一隔离器、可调谐光衰减器、标准单模光纤、波分复用器、第二泵浦源、可调谐光滤波器、第二掺饵光纤放大器、第二隔离器、高非线性光纤和光滤波器，第一泵浦源与偏振控制器光输入端连接，偏振控制器光输出端与马赫增德尔调制器光输入端连接，任意波形发生器发送的射频电信号与马赫增德尔调制器射频端连接，马赫增德尔调制器光输出端与第一掺饵光纤放大器的光输入端连接，第一掺铒光纤放大器光输出端与隔离器光输入端连接，隔离器光输出端与可调谐光衰减器光输入端连接，可调谐光衰减器光输出端与标准单模光纤光输入端连接，标准单模光纤光输出端与波分复用器端口A连接，第二泵浦源光输出端与波分复用器端口B连接，波分复用器端口C与可调谐光滤波器的光输入端口连接，可调谐光滤波器的光输出端口与第二掺饵光纤放大器的光输入端口连接，第二掺饵光纤放大器的光输出端口与第二隔离器的光输入端口连接，第二隔离器的光输出端口与高非线性光纤光输入端口连接，高非线性光纤光输出端口与光滤波器输入端连接。
本发明的有益效果：本发明通过高功率激光泵浦高非线性光纤得到超连续谱，将超连续谱中相干性较低的部分滤出，从而得到部分相干光源。可调谐光滤波器的使用滤除了第一掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声，第二掺铒光纤放大器的放大光功率优选500mW，低于调制不稳定性引起光波分裂的阈值，从而有效提高部分相干光源的信噪比。
本发明得到的部分相干光源结构简单灵活，易于集成化，信噪比高，特别是容易加载调制信号，非常适用于自由空间光通信系统。
附图说明
图1为本发明基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源结构示意图。
图2为本发明基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源的相干度示意图。
图3为本发明基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源的频谱测量图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，基于超连续谱产生的部分相干光源，包括第一泵浦源1、偏振控制器2、任意波形发生器3、马赫增德尔调制器4、第一掺饵光纤放大器5、第一隔离器6、可调谐光衰减器7、标准单模光纤8、波分复用器9、第二泵浦源10、可调谐光滤波器11、第二掺饵光纤放大器12、第二隔离器13、高非线性光纤14和光滤波器15。
第一泵浦源1与偏振控制器2光输入端通过光纤连接，偏振控制器2光输出端与马赫增德尔调制器4光输入端通过光纤连接，任意波形发生器3发送的射频电信号与马赫增德尔调制器4射频端通过SMA电缆线相连接，马赫增德尔调制器4光输出端与第一掺饵光纤放大器5的光输入端通过光纤连接，第一掺铒光纤放大器5光输出端与隔离器6光输入端通过光纤熔接连接，隔离器6光输出端与可调谐光衰减器7光输入端通过光纤连接，可调谐光衰减器7光输出端与标准单模光纤8光输入端通过光纤熔接连接，标准单模光纤8光输出端与波分复用器9端口A通过光纤熔接连接，第二泵浦源10光输出端与波分复用器9端口B通过光纤熔接连接，波分复用器9端口C与可调谐光滤波器11的光输入端口通过光纤连接，可调谐光滤波器11的光输出端口与第二掺饵光纤放大器12的光输入端口通过光纤连接，第二掺饵光纤放大器12的光输出端口与第二隔离器13的光输入端口通过光纤熔接连接，第二隔离器13的光输出端口与高非线性光纤14光输入端口通过光纤熔接相连接，高非线性光纤14光输出端口与光滤波器15输入端通过光纤相连接。
第一泵浦源1为1550nm激光源，第二泵浦源10为1W的1455nm激光源。
马赫增德尔调制器4的工作范围为1530nm至1610nm。
第一掺铒光纤放大器5的放大光功率优选1W。
标准单模光纤8的长度优选20km。
波分复用器9的A、B、C端口分别公共端、1455nm端、1550nm端。
第二掺铒光纤放大器12的放大光功率优选500mW。
高非线性光纤(14)的长度优选50米，非线性系数优选10W-1KM-1。
开启第一泵浦源1，第一泵浦源1的输出功率为14dBm，调节偏振控制器2，使其输出到马赫增德尔调制器4的功率达到最大。调节任意波形发生器3发送信号至马赫增德尔调制器4，观察马赫增德尔调制器4输出功率与示波器输出波形，稳定后，开启第一掺饵光纤放大器5，调节光功率达到1W，光信号传输至第一隔离器6，调节可调谐光衰减器7使进入标准单模光纤8的光功率至16dBm，同时第二泵浦源10输出的光信号通过波分复用器9端口B输入，从波分复用器9端口A输出反向泵浦标准单模光纤8，从而波分复用器9端口C输出重复频率为4GHz，脉冲宽度为3皮秒左右的脉冲。波分复用器9端口C与可调谐光滤波器11连接，可调谐光滤波器11滤除由第一掺饵光纤放大器5引入的放大自发辐射噪声。接通第二掺饵光纤放大器12，第二掺饵光纤放大器12输出的光信号输入到高非线性光纤14，获得超连续谱，经过光滤波器15滤波后得到部分相干光源。
图2所示，为基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源的相干度测量图，可以说明该光源为部分相干光源。
图3所示，为基于超连续谱产生的高信噪比部分相干光源的频谱测量图，其信噪比为58dB，可以说明该光源具有良好的信噪比。

Claims (7)

1.基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征是，其包括第一泵浦源(1)、偏振控制器(2)、任意波形发生器(3)、马赫增德尔调制器(4)、第一掺饵光纤放大器(5)、第一隔离器(6)、可调谐光衰减器(7)、标准单模光纤(8)、波分复用器(9)、第二泵浦源(10)、可调谐光滤波器(11)、第二掺饵光纤放大器(12)、第二隔离器(13)、高非线性光纤(14)和光滤波器(15)，第一泵浦源(1)与偏振控制器(2)光输入端连接，偏振控制器(2)光输出端与马赫增德尔调制器(4)光输入端连接，任意波形发生器(3)发送的射频电信号与马赫增德尔调制器(4)射频端连接，马赫增德尔调制器(3)光输出端与第一掺饵光纤放大器(5)的光输入端连接，第一掺铒光纤放大器(5)光输出端与隔离器(6)光输入端连接，隔离器(6)光输出端与可调谐光衰减器(7)光输入端连接，可调谐光衰减器(7)光输出端与标准单模光纤(8)光输入端连接，标准单模光纤(8)光输出端与波分复用器(9)端口A连接，第二泵浦源(10)光输出端与波分复用器(9)端口B连接，波分复用器(9)端口C与可调谐光滤波器(11)的光输入端口连接，可调谐光滤波器(11)的光输出端口与第二掺饵光纤放大器(12)的光输入端口连接，第二掺饵光纤放大器(12)的光输出端口与第二隔离器(13)的光输入端口连接，第二隔离器(13)的光输出端口与高非线性光纤(14)光输入端口连接，高非线性光纤(14)光输出端口与光滤波器(15)输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，第一泵浦源(1)为1550nm激光源，第二泵浦源(10)为1W的1455nm激光源。
3.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，马赫增德尔调制器(4)的工作范围为1530nm至1610nm。
4.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，第一掺铒光纤放大器(5)的放大光功率为1W。
5.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，波分复用器(9)的A、B、C端口分别公共端、1455nm端、1550nm端。
6.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，第二掺铒光纤放大器(12)的放大光功率为500mW。
7.根据权利要求1所述的基于超连续谱产生的部分相干光源，其特征在于，高非线性光纤(14)的非线性系数为10W-1KM-1。
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